Discrete Automation and Motion
Energia concentrada
Conceitos modulares avançados para
unidades de alimentação ininterrupta
NICOLE NÄGELE – Com a recente
aquisição da empresa suíça Newave
Energy, fabricante de inovadores
sistemas de alimentação ininterrupta
(UPS), a ABB passou a dispor de
uma oferta que cobre toda a gama
de requisitos de flexibilidade,
disponibilidade e potência. A Newave
desenvolve a sua actividade no
segmento das UPS de média e alta
potência, o de maior dimensão
e maior taxa de crescimento,
e portanto o mais apetecível,
dentro do mercado global destes
produtos. Os seus sistemas formam
o núcleo da oferta de unidades de
alimentação ininterrupta da ABB e são
desenvolvidos a partir de uma robusta
filosofia de concepção que assegura
os melhores desempenhos.
Somente há pouco mais de dez anos
foi retirada de serviço a última central
telefónica Strowger. Estes baluartes da
indústria das telecomunicações foram
instalados pela primeira vez na década
de 1920 e muitos deles estiveram em
funcionamento durante mais de cinquenta anos. Presentemente, ninguém
tem expectativas de tal longevidade
para produtos em início de serviço nos
nossos dias, em grande parte por o
acelerado ritmo de evolução da tecnologia tornar impossível previsões mesmo
a um prazo de dez anos. Este facto tem
consequências directas na concepção
de sistemas UPS. Estes sistemas têm
implantação generalizada num conjunto
de áreas de rápido progresso tecnológico que inclui indústria, comércio,
universidades e cuidados de saúde,
necessitando portanto da flexibilidade
suficiente para acompanhar a permanente evolução dos requisitos colocados
sobre os sistemas de energia garantida.
Não só a potência necessária irá muito
provavelmente aumentar no decorrer das
normais expansões de equipamento,
Foto
Com a sua aquisição da Newave Energy, a ABB alargou o seu leque de produtos UPS e dispõe agora de
dispositivos que cobrem toda a gama de requisitos de flexibilidade, disponibilidade e potência a custos
muito favoráveis.
mas as próprias condições de sobrecarga se podem tornar mais exigentes
com a variação, por qualquer razão, da
qualidade do fornecimento energético.
Os sistemas UPS têm
implantação generalizada
num largo conjunto de
áreas que inclui indústria,
comércio, universidades
e cuidados de saúde.
A todos estes factores acresce a natureza cada vez mais crítica das infraestruturas na nossa sociedade. Como ilustrado
por exemplos recentes, acontecimentos
tais como falhas no funcionamento
do sistema informático de um banco
podem causar prejuízos na ordem das
centenas de milhões de Euros. Assim, a
protecção fornecida pelas UPS tem de
estar sempre activa e esta necessidade
coloca desafios de manutenção muito
específicos.
1 A escalabilidade dos sistemas UPS poupa energia, reduz emissões e simplifica a
tarefa de planeamento
A necessidade de maior
eficiência, flexibilidade e
disponibilidade tem sido
o motor para o
desenvolvimento e a
adopção de soluções
UPS modulares.
O custo é também um factor importante.
Poucas organizações aceitarão investir
numa solução de alimentação ininterrupta com requisitos insuficientemente
definidos. Exige-se eficiência não só por
razões de custo mas também por razões
ambientais.
Esta necessidade de maior eficiência,
flexibilidade e disponibilidade tem sido
o motor para o desenvolvimento e a
adopção de soluções UPS modulares.
A escalabilidade da arquitectura modular pode trazer reduções significativas
no consumo de energia eléctrica e nas
emissões de CO2 e ser uma ajuda para
a elaboração de planos flexíveis para os
requisitos de espaço e de energia, quer
imediatos quer a longo prazo  1.
Um catálogo completo
A ABB, através da sua aquisição em
Março de 2012 da Newave Energy,
empresa líder em soluções de alimentação ininterrupta, colmatou uma lacuna
na sua oferta de produtos para electrificação de centros de dados (datacenters)
e para qualidade energética industrial.
Embora a ABB tenha já uma forte presença nos mercados industriais, para os
quais oferece soluções UPS, a Newave
2 Os motores do futuro
está activa na gama das UPS de média
e alta potência, gama esta que constitui
o segmento mais atractivo do mercado
global de UPS, com uma quota de 50
por cento e uma taxa anual de crescimento de 6 a 10 por cento. A Newave foi
pioneira na introdução em 2001 da tecnologia modular e sem transformadores
para UPS, base das principais tendências arquitecturais no universo actual destes sistemas. Embora a Newave tenha
um portefólio abrangente que comporta
quer as tradicionais unidades autónomas
quer unidades modulares, a maioria das
suas vendas concentra-se no grupo das
unidades modulares trifásicas, as quais
representam presentemente cerca de 70
por cento das suas vendas. O mercado
das UPS é extremamente dinâmico e de
enorme dimensão, com um volume anual
de vendas entre 6000 e 7000 milhões de
USD e com projecções de 14000 milhões
de USD para 2017 [1]. As perspectivas
para este mercado são reforçadas pelo
facto de mais de metade da procura
de energia eléctrica provir do sector
das tecnologias de informação. Como
indicador, estima-se em 8 por cento a
fracção do consumo de energia eléctrica
nos EUA associado à Internet, valor este
mais elevado do que o do consumo das
indústrias química e siderúrgica no seu
conjunto [2]. A combinação das competências tecnológicas e das presenças
de mercado da ABB e da Newave irá
permitir à ABB a oferta de uma gama
completa de soluções de UPS para
aplicações industriais, comerciais e de
centros de dados.
UPS modulares
Os sistemas de UPS de topologia modu-
2 A concepção modular das UPS traz
muitas vantagens
lar representam o segmento do mercado
das UPS trifásicas com maior taxa de
crescimento. Escalabilidade, facilidade
de manutenção e disponibilidade são
os seus benefícios principais. Contudo,
nem todos os sistemas UPS modulares
são iguais. Os engenheiros da Newave
conceberam os seus sistemas trifásicos
modulares de dupla conversão segundo
uma arquitectura paralela descentralizada (DPA, Decentralized Parallel Architecture) em que cada módulo contém lógica
e hardware de controlo e um comutador
de transferência próprios e independentes, constituindo em si próprio uma UPS,
eliminando assim pontos únicos de falha
 2. Um método sofisticado de paralelização permite a operação dos módulos
como um sistema único mas sem interdependências  3. No caso improvável de falha de um deles, o sistema
continuará a funcionar correctamente,
embora com capacidade reduzida. Visto
ser usual o sobredimensionamento dos
sistemas UPS, a fiabilidade assim obtida
é muito elevada.
No conceito DPA desenvolvido pela Newave, cada módulo possui um conjunto
de elementos independentes: comutador
estático, rectificador, inversor, lógica e
painel de controlo e carregador de bateria. Se necessário, as próprias baterias
podem ser configuradas separadamente
para cada módulo, tornando o conjunto
completa e verdadeiramente redundante.
A replicação e a distribuição de todos os
componentes críticos pelas unidades individuais elimina efectivamente todos os
pontos únicos de falha. A disponibilidade
operacional é adicionalmente maximizada pela capacidade de permuta segura
3 Um método sofisticado de paralelização permite a operação
dos módulos como um sistema único mas sem interdependências
4 Este tipo de tecnologias de UPS encontra a sua principal
aplicação em centros de dados
REDE
Rectificador
Inversor
Lógica de controlo
Rectificador
Rectificador
Painel de controlo
Inversor
Lógica de controlo
Comutador
estático
Painel de controlo
Inversor
Lógica de controlo
Comutador
estático
Comutador
estático
Painel de controlo
Carga
dos módulos sem necessidade de interrupção do funcionamento do sistema.
muitos desses sistemas funcionarem
em ambientes climatizados, nos quais
a remoção de calor em excesso implica
Disponibilidade
dispêndio de energia e despesas de
O tempo médio entre falhas (MTBF) e
capital adicionais. As UPS modulares da
o tempo médio até reparação (MTTR)
ABB exibem a melhor eficiência energésão parâmetros comuns para caractetica dentro da sua classe. Os produtos
rização da disponibilidade de sistemas.
modulares da Newave podem funcionar
As arquitecturas modulares para UPS
em modo de regulação de tensão de dumaximizam o MTBF do sistema. A capapla conversão, no qual a energia é concidade de reparação através da simples
vertida de CA para CC, com armazenae rápida substituição de módulos, os
mento na bateria, e subsequentemente
quais podem frequentemente ser mantipara CA. Dispõem também de um modo
economizador (modo eco
>99%), no qual a carga
Os conceitos da tecnologia
é alimentada de forma
muito eficiente através de
modular e sem transformadores
comutador estático enpara UPS formam a base das
quanto a tensão de entraprincipais tendências arquitecturais
da se encontrar dentro da
no universo actual destes sistemas. gama de valores estipulados, entrando o inversor
dos em reserva no local ou num centro
em funcionamento apenas quando essa
de serviço próximo, minimiza o MTTR
condição deixar de se verificar.
Daqui resulta uma melhor disponibilidade, e também uma redução de custos
Custo
proveniente da menor necessidade de
O custo de investimento para um
presença de técnicos de manutenção,
sistema verdadeiramente modular é
dos menores riscos de perdas de dados
tipicamente um pouco mais elevado do
ou de produção, de um menor volume
que para uma estrutura clássica, mas a
de existências de peças de substituição
situação inverte-se quando se considera
especializadas e da eliminação da neo custo total de propriedade. Graças à
cessidade da presença permanente de
melhor eficiência energética do sistema
técnicos especializados. A concepção
modular e a outras fontes de poupança,
compacta e o baixo peso dos módulos
o custo extra inicial é muito frequentepermitem a sua fácil inserção ou substimente recuperado dentro do primeiro
tuição, passível de ser efectuada com o
ano de operação. Sendo o espaço um
sistema em funcionamento e frequenterecurso escasso e com custos, a conmente apenas com a intervenção de um
cepção compacta dos sistemas UPS da
único técnico.
ABB é outra fonte de vantagem económica sobre os sistemas clássicos.
Eficiência
A eficiência eléctrica é especialmente im- A utilização dos sistemas UPS autóportante nos sistemas UPS, visto não só
nomos clássicos para a satisfação de
o desperdício directo de energia ser caro
necessidades futuras pode dar origem
e adverso para o ambiente mas também
a sobre-dimensionamento, criando um
3 Os motores do futuro
desajuste entre a capacidade instalada e
o efectivo valor da carga crítica e levando a uma utilização ineficiente do espaço
disponível. Em oposição, os sistemas
modulares com montagem em bastidor
podem ser dinamicamente dimensionados através da inserção ou remoção segura de módulos permutáveis, permitindo o crescimento da potência disponível
de acordo com a evolução dos requisitos e sem penalizações de espaço.
Esta tecnologia de permuta segura de
módulos pode, em conjugação com as
reduções significativas nos tempos de
reparação, também permitir alcançar a
chamada "disponibilidade de seis noves"
(99,9999%), altamente desejável pelos
centros de dados na sua demanda por
um tempo de imobilização nulo.
A ABB dispõe presentemente de uma
gama abrangente de produtos de protecção energética para a salvaguarda de
todos tipos de cargas contra cavas ou
picos de tensão ou falhas de energia.
Nicole Nägele
Newave SA, uma empresa do Grupo ABB
Quartino, Suíça
[email protected]
Referências
[1] Global Industry Analysts, Inc. (1/10/2011).
Uninterruptible power supply (UPS) systems – a
global strategic business report. [Online].
Disponível em: http://www.strategyr.com/
Uninterruptible_Power_Supply_UPS_Systems_
Market_Report.asp
[2] PRWEB. (11/11/2011). Global Uninterruptible
Power Supply (UPS) Systems Market to Reach
US$14 Billion by 2017, According to a New
Report by Global Industry Analysts, Inc. [Online].
Disponível em: http://www.prweb.com/releases/
uninterruptible_power/supply_UPS_systems/
prweb8953934.htm
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